測試技術(shù)基礎期末試題及答案

1、第一章信號及其描述(一1、填空題測試的基本任務是獲取有用的信息，而信息總是蘊涵在某些物理量之中，并依靠它們來傳輸?shù)摹＿@些物理量就是 的是電信號。信號,其中目前應用最廣泛2、3、4、信號的時域描述，以時間為獨立變量；而信號的頻域描述，以周期信號的頻譜具有三個特點：離散的收斂性頻率 為獨立變量。5、非周期信號包括瞬態(tài)非周期信號和準周期信系 一2描述隨機信號的時域特征參數(shù)有均值 *、均方值 Y ,方差xx6、二1、2、3、4、5、(1、2、3、4、5、(一1、2、3、4、5、6、二1、2、3、4、5、6、7、(1、2、3、對信號的雙邊譜而言，實頻譜(幅頻譜)總是判斷對錯題(用，或x表示)各態(tài)歷經(jīng)隨機

2、過程一定是平穩(wěn)隨機過程。(V )信號的時域描述與頻域描述包含相同的信息量。非周期信號的頻譜一定是連續(xù)的。(x )非周期信號幅頻譜與周期信號幅值譜的量綱一樣。隨機信號的頻域描述為功率譜。 簡答和計算題求正弦信號求正弦信號求指數(shù)函數(shù)偶對稱，虛頻譜2x ； °(相頻譜)總是 奇對稱。x(t )x(t )x(t)求被截斷的余弦函數(shù)求指數(shù)衰減振蕩信號x 0 sinx 0 sin(atAex (t )x(t)t的絕對均值R(a0,t|x|和均方根值xrmso)的均值 X，均方值 :0)的頻譜。2x ,和概率密度函數(shù)p(x) ocos0atesin的傅立葉變換。0t (a0,t0)的頻譜。第二章測

3、試裝置的基本特性填空題某一階系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)為1,輸入信號x(t)1tsin 一2,則輸出信號y(t)的頻率為試求傳遞函數(shù)分別為1.5 和3.5s0 .541的兩個環(huán)節(jié)串聯(lián)后組成的系統(tǒng)的總靈敏度。s 1 .4為了獲得測試信號的頻譜，常用的信號分析方法有 、當測試系統(tǒng)的輸出y(t)與輸入x(t)之間的莢Qy77)A二x(tt。)時，該系統(tǒng)能實現(xiàn)傳感器的靈敏度越高，就意味著傳感器所感知的一個理想的測試裝置，其輸入和輸出之間應該具有一 選擇題4不屬于測試系統(tǒng)的靜特性。(1)靈敏度 (2)線性度 (3)回程誤差 (4)從時域上看，系統(tǒng)的輸出是輸入與該系統(tǒng)3越小。1整關(guān)系為最佳。阻尼系數(shù) 響應的卷積。

4、O測試。此時，系統(tǒng)的頻率特性為(1)正弦(2)階躍(3)脈沖(4)斜坡兩環(huán)節(jié)的相頻特性各為Q1( )Q2(),則兩環(huán)節(jié)串聯(lián)組成的測試系統(tǒng)，其相頻特性為(1)Q i( )Q2 ()(2)Qi(Q 2()Q 1 ( )Q 2 ()(4)Q1()Q-(_)QT(_)一階系統(tǒng)的階躍響應中，超調(diào)量(1)存在，但5%(3)在時間常數(shù)很小時存在忽略質(zhì)量的單自由度振動系統(tǒng)是(2)存在，但1(4)不存在系統(tǒng)。(1)零階 (2) 一階(3)二階 (4)高階一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是3(1)固有頻率 (2)線性度(3)時間常數(shù)(4)阻尼比用階躍響應法求一階裝置的動態(tài)特性參數(shù)，可取輸出值達到穩(wěn)態(tài)值(1)(2)(3)(4

5、)倍所經(jīng)過的時間作為時間常數(shù)。判斷對錯題(用，或x表示)一線性系統(tǒng)不滿足“不失真測試”條件，若用它傳輸一個1000Hz的正弦信號，則必然導致輸出波形失真。在線性時不變系統(tǒng)中，當初始條件為零時，系統(tǒng)的輸出量與輸入量之比的拉氏變換稱為傳遞函數(shù)。當輸入信號x(t) 一定時，系統(tǒng)的輸出 y(t)將完全取決于傳遞函數(shù) H (s),而與該系統(tǒng)的物理模型無關(guān)4、5、6、(四)1、2、3、4、傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。(V )測量裝置的靈敏度越高，其測量范圍就越大。(x )幅頻特性是指響應與激勵信號的振幅比與頻率的關(guān)系。(簡答和計算題什么叫系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)它和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)有何關(guān)系測試裝置的

6、靜態(tài)特性和動態(tài)特性各包括那些測試裝置實現(xiàn)不失真測試的條件是什么某測試裝置為一線性時不變系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為(s)。求其對周期信號x(t)0 .5 cos10 t 0.2 cos( 100 t 45 )的5、穩(wěn)態(tài)響應y(t) o將信號cos t輸入一個傳遞函數(shù)為H (s)的一階裝置，試求其包括瞬態(tài)過程在內(nèi)的輸出y ( t )的表達式。(一填空題第三章常用傳感器1、 屬于能量控制型的傳感器有 電阻溫度計，電容式測振儀 等，屬于能量轉(zhuǎn)換型的傳感器有熱電偶溫度計、彈性壓力計等（每個至少舉例兩個）。2、 金屬電阻應變片與半導體應變片的物理基礎的區(qū)別在于：前者利用導體形變 引起的電阻變化，后者利用一半導體電

7、阻率變化引起的電阻變化。3、 為了提高變極距電容式傳感器的靈敏度、線性度及減小外部條件變化對測量精度的影響,實際應用時常常采用差動式工作方式。4、 壓電式傳感器的測量電路（即前置放大器）有兩種形式：電荷 放大器和電壓 放大器，后接 電荷 放大器時,可不受連接電纜長度的限制5、 渦流式傳感器的變換原理是利用了金屬導體在交流磁場中的渦電流效應。6、 磁電式速度計的靈敏度單位是mv（m/s）。7、 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的電壓效應一而工侑的。二二）選擇題1、 電阻應變片的輸入為 2。（1）力 （2） 應變（3）速度 （4）加速度2、 結(jié)構(gòu)型傳感器是依靠3 的變化實現(xiàn)信號變換的。（1）本身物理性質(zhì)

8、（2）而積大?。?）結(jié)構(gòu)參數(shù)（4）電阻值3、 不能用渦流式傳感器進行測量的是4 o（1）位移（2）材質(zhì)鑒別（3）探傷一（4）非金屬材料4、 變極距面積型電容傳感器的輸出與輸入，成 2 關(guān)系。（1）非線性 （2）線性（3）反比 （4）平方5、 半導體式應變片在外力作用下引起其電阻變化的因素主要是3。（1）長度 （2）截面積（3）電阻率（4）高通6、 壓電式傳感器輸出電纜長度的變化，將會引起傳感器的3產(chǎn)生變化。（1）固有頻率（2）阻尼比（3）靈敏度 （4）壓電常數(shù)7、 在測量位移的傳感器中，符合非接觸測量，而且不受油污等介質(zhì)影響的是4傳感器。（1）電容式 （2）壓電式（3）電阻式 （4）電渦流式8

9、、 自感型可變磁阻式傳感器，當氣隙變化時，其靈敏度S與 之間的關(guān)系是：S =4。,12,2（1）k一 k k（4）k9、 光電倍增管是利用 2效應制成的器件。（1）內(nèi)光電（2）外光電 百 光生伏特（4）阻擋層 （三）判斷對錯題（用，或X表示）1、 滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量測量。（）2、 渦流式傳感器屬于能量控制型傳感器（）3、 壓電加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。（）4、 磁電式速度拾振器的上限工作頻率取決于其固有頻率。（）（四）簡答和計算題1、 哪些傳感器可選作小位移傳感器2、 渦流傳感器測量位移與其它位移傳感器比較，其主要優(yōu)點是什么渦流式傳感器能否測量大位移量為什么3、 電

10、渦流傳感器除了能測量位移外，還能測量哪些非電量4、 電渦流傳感器能否測量塑料物體移動的位移若能測量理由是什么不能測量理由是什么應采取什么措施改進，就可以用電渦流傳感器測量了。5、 壓電式加速度傳感器與壓電式力傳感器在結(jié)構(gòu)上有何不同，為什么6、 試用雙螺管線圈差動型電感傳感器做成一個測力傳感器。（1） 用簡圖說明該傳感器的結(jié)構(gòu)并簡要說明其作用原理；（2） 兩個線圈通常應該接在什么電路中用圖說明如何接法。7、 某電容傳感器（平行極板電容器）的圓形極板半徑r 4（ mm ），工作初始極板間距離00.3（mm）,介質(zhì)為空氣。問：（1） 如果極板間距離變化量1（ m）,電容的變化量C是多少（2） 如果測

11、量電路的靈敏度k 1 100 （mV/pF ），讀數(shù)儀表的靈敏度k2 5（格/mV在1（ m）時，讀數(shù)儀表的變化量為多第四章信號調(diào)理、記錄和顯示（一）填空題1、 電橋的作用是把電感、電阻、電容的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流輸出的裝置。2、 在橋式測量電路中，按照激勵電源的類型 的性質(zhì)，電橋可分為直流和交流電橋。3、 在橋式測量電路中，根據(jù)工作時阻抗參與變化的橋臂數(shù) 可將其分為半橋與全橋測量電路。4、 調(diào)幅是指一個高頻的正（余）弦信號與被測信號相乘 ，使高頻信號的幅值隨被測信號的 _相乘 而變化。信號調(diào)幅波可以看作是載波與調(diào)制波的幅值。5、 調(diào)頻波的解調(diào)又稱為_鑒頻。6、 調(diào)頻是利用信號電壓的一幅值 控

12、制一個振蕩器,使其輸出為等幅波，而頻率與信號電壓成正比。7、常用濾波器的上、下截止頻率 f、f的定義為幅頻特性曲線降為最大值的1倍時對應的頻率為截止頻率，其帶寬 Bfr9f，若為倍c 1 c 21 z' .C 2C I頻程濾波器f c1與f2的關(guān)系為f 22 f1。C 2C2C 18、RC低通濾波器中RC值愈3,則上截止頻率愈低。（二1、選擇題R12 R1，則電橋輸出電壓e y設有一電路，R1是工作橋臂，R 2 , R 3 , R 4是固定電阻，且R1 R 2 R 3 R 4。工作時R1（）。e0為電橋的電源電壓。(4) 2 R 1Rie02、 調(diào)幅過程相當于在時域中將調(diào)制信號與載波信

13、號（1）相乘（2）相除 （3）相力口 （4）相減3、 電路中鑒頻器的作用是（1）使高頻電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓（3）使頻率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?、一選頻裝置，其幅一頻特性在f2（2）使電感量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷毫浚?）使頻率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鲄^(qū)間近于平直，在 f20區(qū)間急劇衰減，這叫濾波器（1）低通（2）高通（3）帶通 （4）帶阻5、 一帶通濾波器，其中心頻率是 fo , -3dB帶寬是B ,則濾波器的品質(zhì)因數(shù) Q等于。（1） foB fo B（3） foB（4） f0/B（三）判斷對錯題（用，或X表示）1、 平衡純電阻交流電橋須同時調(diào)整電阻平衡與電容平衡。（v ）2、 調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。（v ）3、 帶通

14、濾波器的波形因數(shù)值越大，其頻率選擇性越好。（x ）4、 將高通與低通濾波器串聯(lián)可獲得帶通或帶阻濾波器。（x ）（四）簡答和計算題1、 何謂電橋平衡要使直流電橋平衡，橋臂參數(shù)應滿足什么條件交流電橋應滿足什么條件2、 調(diào)幅波的解調(diào)方法有哪幾種3、 抗混濾波器的作用是什么它選用何種濾波器其截止頻率如何確定4、 相關(guān)濾波器的的基本原理是什么舉例說明其工程應用。5、 以阻值R 120,靈敏度S 2的電阻絲應變片與阻值為120的固定電阻組成電橋，供橋電壓 V 0 3V ，若其負載電阻為無窮大，應變片的應變 2000。（1）求單臂電橋的輸出電壓及其靈敏度。（2）求雙臂電橋的輸出電壓及其靈敏度6、 若x（t）

15、為調(diào)制信號，y cos 2 f 0 t為載波，xm （t）為調(diào)幅波（如圖所示）（1）利用傅里葉變換性質(zhì)說明調(diào)幅過程的原理。（2）畫出載波與調(diào)幅波的雙邊頻譜圖。參考答案第一章信號及其描述（一）1、信號；2、時間（t）,頻率（f ）;3、離散性，諧波性，收斂性；4、準周期，瞬態(tài)非周期；5、均值 x ，均方值 x2，方差x2；6'偶，奇;（二）1、V; 2、，； 3、X； 4、X； 5、，；（三）1、2xo，三；2、0,仁，1; 3、A ; 4、T sin c（2 f 0）T T sin c （2 f 0）T,22 x 0 cos（ t ） a j 2 f5、 0；-22,22 a 4 f0

16、 j 4 fa第二章測試裝置的基本特性（一）1、1/2 , 1 / 2T ,45；2、123;3、傅立葉變換法，濾波器法；4、A0ej t0 ;5、被測量；6、線性;（二）（4） （3） （2） （4） （2） （3） （1）（三）X V V V X X第三章常用傳感器（一）1、電阻、電感、電容、渦流；壓電、磁電；2、金屬絲的幾何變形，半導體材料的電阻率變化;3、差動；4、電荷，電壓,電荷；5、渦電流；6、mv/ (m/s)；7、壓電效應。(二)(2) (3) (4) (2)(3) (4) (4) (2)（三第四章信號調(diào)理、處理和記錄（一）1、電壓或電流；2、激勵電壓；3、橋臂數(shù);4、相乘，相

17、乘；5、鑒頻；6、幅值，頻率;7、幅頻特性曲線降為最大值的,倍時對應的頻率為截止1、2頻率；bf c2f c1 ' f c2，8、大;1(二)(1) (1) (3) (2) (4)（三），X X，傳感器與測試技術(shù)期末考試試卷一、填空（每空1份，共20分）1. 測試技術(shù)的基本任務是。2. 從時域看，系統(tǒng)的輸出是其輸入與該系統(tǒng) 的卷積。3. 信號的時域描述，以 為獨立變量；而信號的頻域描述，以 為獨立變量。4. 如果一個信號的最高頻率為 50Hz,為了防止在時域采樣過程中出現(xiàn)混疊現(xiàn)象，采樣頻率應該大于 Hz5. 在橋式測量電路中，根據(jù)其 的性質(zhì)，可將其分為直流電橋與交流電橋。6. 金屬電阻

18、應變片與半導體應變片的主要區(qū)別在于：前者利用引起的電阻變化，后者利用變化引起的電阻變化。7. 壓電式傳感器是利用某些物質(zhì)的而工作的。8. 帶通濾波器的上下限截止頻率為 fc2、fci,其帶寬B =;若其帶寬為1/3倍頻程則fc 2 = fc %9. 屬于能量控制型的傳感器有、事10. 根據(jù)載波受調(diào)制的參數(shù)不同，調(diào)制可分為'、。11. 相關(guān)濾波的工作原理是。12測試裝置的動態(tài)特性可以用函函函數(shù)和函數(shù)進行數(shù)學描述。二、選擇題(把正確答案前的字母填在空格上，每題1分，共10分)1. . 不能用確定的數(shù)學公式表達的信號是信號。A復雜周期B 非周期 C 瞬態(tài) D 隨機2. 平穩(wěn)隨機過程必須。A

19、連續(xù)B統(tǒng)計特征與時間無關(guān)一C 各態(tài)歷經(jīng)D統(tǒng)計特征等于時間平均3. 一階系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)是。A 固有頻率B阻尼比CB寸間常數(shù)D 靈敏度4. 系統(tǒng)在全量程內(nèi)，輸入量由小到大及由大到小時，對于同一個輸入量所得到的兩個數(shù)值不同的輸出量之間的最大差值稱為。A回程誤差B 絕對誤差 C 相對誤差 D 非線性誤差5. 電阻應變片的輸入為。A力 B 應變 C 速度 D 加速度6. 用于評價系統(tǒng)的輸出信號和輸入信號之間的因果性。A傳遞函數(shù) B互相關(guān)函數(shù) C 互譜密度函數(shù) D相干函數(shù)7. 為使電纜的長短不影響壓電式傳感器的靈敏度，應選用 放大器。A電壓 B 電荷 C 微分 D 積分8. 在測量位移的傳感器中，符合

20、非接觸測量而且不受油污等介質(zhì)影響的是傳感器。A電容式 B 壓電式 C 電阻式 D電渦流式9. 信號分析設備可分析的頻率低于磁帶記錄儀記錄信號的頻率，可將磁帶，也可達到分析的目的。A重放速度放快 B重放速度放慢一C重放速度不變 D多放幾次10. 一階系統(tǒng)的階躍響應中，超調(diào)量。A一存在，但5% B 存在，但1 C 在時間常數(shù)很小時存在 D不存在三、判斷題(用，或X表示，在正確的題目對應的括號里填，反之填 X,每題1分，共10分)1. .()非周期信號的頻譜是連續(xù)的。2. ()傳遞函數(shù)相同的各種裝置，其動態(tài)特性均相同。3. ()調(diào)幅波是載波與調(diào)制信號的疊加。4. ()渦流傳感器屬于有源傳感器。5.

21、()滑線變阻器式傳感器不適于微小位移量的測量。6. ()窗函數(shù)頻譜的主峰瓣越窄，旁瓣幅度越小，用其截取信號所引起的誤差越小。7. ()恒帶寬濾波器的中心頻率越高，其帶寬越寬。8. ()隨機激振屬于寬帶激振法。9. ()壓電式加速度計的靈敏度越高，其工作頻率越寬。10. ()若系統(tǒng)是完全線性的，則輸入輸出的相干函數(shù)一定為1。四、簡答題(每題5分，共30分)1sin 501501sin 31 . 已知周期方波的傅立葉級數(shù)展開式為8 Ax ( t ) sin試繪出該周期方波的單邊幅值譜，并說明其頻譜特點2. 二階測試裝置的兩個動態(tài)特性參數(shù)是什么為了實現(xiàn)不失真測試，如何確定其取值范圍3. 何謂不失真測

22、試實現(xiàn)測試不失真的測試裝置的幅頻和相頻特性應如何4. 信號的預處理包括那些環(huán)節(jié)5. 為什么在動態(tài)電阻應變儀上除了設有電阻平衡旋鈕外，還設有電容平衡旋鈕6. 測得兩個同頻正弦信號白相關(guān)函數(shù)波形如圖1,問：圖1(1) 這一波形是自相關(guān)函數(shù)還是互相關(guān)函數(shù)為什么(2) 從波形中可以獲得信號的哪些信息五、計算題(共14分)1 .(6分)已知低通濾波器的頻率響應函數(shù)為, , , 、1H (),式中 0.05s1 j當輸入信號為x(t) 0.6cos(60t) 0.5cos(100t 45 )時，求濾波器的穩(wěn)態(tài)輸出y(t)2. (4分)有一信號X(t) AcOS( t ),初始相角 為一隨機變量；試求1 )

23、求其自相關(guān)函數(shù)；2)確定其均值和方差。3. (4分)以阻值R 120 ,靈敏度S 2.5的電阻絲應變片與阻值為120 的固定電阻組成電橋，供橋電壓為 4V,并假定負載電阻無窮大，當應變片的應變?yōu)?000 時，分別求出單臂、雙臂電橋的輸出電壓傳感器與測試技術(shù)期末考試試卷參考答案填空(每空1分，答對得分，答錯不得分，共 20分)1. . 獲取有用的信息2. 脈沖響應函數(shù)3. 時間（t）、頻率f或（）4. 100Hz5. 激勵電壓（或工作電壓或橋壓或電源）6. 導體機械形變、半導體電阻率的（或半導體壓阻效應）7. 壓電效應A 21分)8.fc2 fcl、V2 (或)9 .電阻式傳感器、渦電流傳感器、

24、電容式傳感器、電感式傳感器等，答對任何兩個均得10 .調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相11 .同頻相關(guān)不同頻不相關(guān)/同頻檢測原理12 .傳遞、頻率響應、脈沖響應2、 選擇題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共 10分）15 D B C A B6 10 D B D B D3、 判斷題（每題1分，答對得分，答錯不得分，共 10分）1 5 W610 'V4、 簡答題（每題5分，共30分）1 . （5分）3.4.5.因此,6.五、頻譜特點：離散性、（5分）諧波性、遞減性固有頻率（n）和阻尼比（）3為了實現(xiàn)不失真，阻尼比（）取值 ;（5分）輸出y（t）與輸入x（t）滿足關(guān)系y（t）=A則為不失真測試?；蛘哂梦淖置枋錾鲜鲫P(guān)系，描述正確 實現(xiàn)不失真測試的測試裝置的幅頻特性為相頻特性為或者用文字表述,A（ a ）= A0 =常數(shù)3 尸t0表述正確同樣得分。分（每答對一個得1分）分（每答對一個得分）工作頻率取值小于等于n分（每答對一個得1分）0x(t-t2分,0）,其中A0和t0為常數(shù),分不完整1分，錯誤不得分。(5分)(1)(2)(3)(4)(5分)電壓幅值調(diào)理（或者放大） 濾波（或者濾去高頻） 隔離直流分量（或者隔直）如原信號進行調(diào)制，則應先進行解調(diào)（或者解調(diào)）動態(tài)電阻應變儀采用的是純電阻交流電橋（除了電阻平衡外，還須有電容平